微藻中生物柴油的提取与分析

摘要

微藻生物柴油是一种具有良好应用前景的生物技术，在能源紧缺的现代社会提供了越来越广的应用范围。目前的研究主要集中在高产油率的藻类培育、油脂提取和酯化方法的优化以及藻类油脂含量的定性定量分析。然而，由于藻类生长的复杂特性，其生长和油脂含量随环境因素和操作条件的影响变化很大，因此需要更完善和系统的研究。本文主要从营养物质对微藻生长的影响、微藻直接酯交换法和微藻中油脂的原位荧光分析三个方面进行了探讨。具体内容如下:
　　 (1)对乙酰氯直接酯交换法进行优化，并将其应用到自养以及异样小球藻中提取生物柴油。选取C17:0-TAG、C6H5COONa和C13:0三种物质作为内标进行研究，结果表明C17:0-TAG是最合适的内标，可能原因是其与微藻中油脂的种类一致。直接酯交换法的最优反应参数:80mL溶剂/g干藻粉，乙酰氯/甲醇=1/9(v/v)，80℃下反应45 min。需要注意的是，无论将优化后的方法用于自养还是异样小球藻，其脂肪酸甲酯(FAMEs)的产量随反应条件的变化不超过5％。同时，由于微藻中油脂的种类是类似的，因此优化后的直接酯交换法能够适用于任何种类的微藻中生物柴油的提取。
　　 (2)实现高产油量微藻的成功分离是微藻生物柴油商业化的一个关键步骤。荧光原位分析法是一种原位、快速的分析微藻中油脂的方法，并且已经成功应用到特定种类的微藻细胞中，但是对于那些细胞壁较厚、较坚硬的微藻（例如小球藻）却无能为力。因此，实验从反应温度、反应时间、染料的用量以及微藻细胞的浓度等方面进行优化。研究发现，细胞中中性脂的激发波长为525 nm，发射波长为580 nm。使用优化后的原位荧光分析法，通过标准加入法绘制的标准曲线相关性为0.95。尽管优化后的荧光分析方法对于中性脂和极性脂的检测限可以达到2 ppm，但是该方法用于小球藻中中性脂的定量分析还是有一定的局限性。
　　 (3)营养元素对于微藻的生长起着至关重要的作用。为了考察培养基中氮磷含量对于斜生栅藻产油量的影响，实验采用了五种不同氮磷含量的培养基，并定时检测培养基中氮磷含量、微生物生物量以及产油量。实验数据显示:氮缺乏磷充足的培养条件下栅藻的生物量与对照组（氮磷充足）基本相同，但是FAMEs产率高达16.86 mg/L/day，而对照组的仅为8.87 mg/L/day;氮缺乏磷缺乏的培养条件下栅藻的生物量最低，FAMEs产率仅为5.51 mg/L/day。本实验证明了培养基中氮磷含量对于栅藻中油脂的积累有很大的影响，氨缺乏磷充足条件下栅藻的产油率最高，同时栅藻有嗜磷的现象，这还可以将栅藻产油与废水中磷的去除相结合。

目录

声明

摘要

第1章 背景介绍

1．1 微藻生物柴油概论

1．2 微藻的生长及其油脂的合成

1．2．1 微藻的生长

1．2．2 微藻中油脂的合成及其影响条件

1．2．3 微藻中油脂的种类

1．3 微藻中油脂的提取与分析

1．3．1 萃取-酯交换法

1．3．2 直接酯交换法

1．3．3 荧光原位分析法

1．4 本文的研究目的、意义及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容和意义

参考文献

第2章 乙酰氯直接酯交换法提取与分析小球藻中生物柴油

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 小球藻的培养方法

2．2．2 内标的选择方法

2．2．3 乙酰氯直接酯交换方法

2．2．4 FAMEs的检测方法

2．2．5 FAMEs产量的计算方法

2．3 实验结果及讨论

2．3．1 乙酰氯直接酯交换法中内标的选择

2．3．2 乙酰氯直接酯交换法提取异养小球藻中生物柴油的优化

2．3．3 乙酰氯直接酯交换法提取自养小球藻中生物柴油的优化

2．3．4 乙酰氯直接酯交换法与其他方法的比较

2．3．5 乙酰氯直接酯交换法的普适性

2．4 本章小结

参考文献

第3章 荧光法原位分析小球藻中的油脂

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 小球藻的培养方法

3．2．2 荧光原位分析方法

3．2．3 荧光原位分析法的优化

3．2．4 荧光分析法检测限的测定

3．3 实验结果及讨论

3．3．1 荧光法原位分析小球藻中油脂的优化

3．3．2 荧光原位分析法探讨

3．4 本章小结

参考文献

第4章 水中氮磷含量对于栅藻生长的影响

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 栅藻的培养方法

4．2．2 实验设计

4．2．3 栅藻生长监测方法

4．2．4 栅藻中油脂的提取与分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 不同培养条件下栅藻生物量的变化

4．3．2 不同培养条件下栅藻对于营养物质的吸收

4．3．3 不同培养条件下栅藻产油率的变化

4．3．4 水中氮磷对于栅藻生长以及产油的影响

4．4 本章小结

参考文献

第5章 结论与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果